浅析灭火防护服透气性能对消防员的影响及对策

更新时间：2014-04-01 09:43:51

1.随着社会经济的发展和城市规模的不断扩大，人口数量和建筑密度日益增加，诱发火灾的因素也随之增多，消防部队的灭火救援任务日趋繁重。在灭火救援作战中，消防员灭火防护服保护着消防员的生命安全。它是对消防员身体上下躯干等部位进行热防护的常规个人防护装备，是消防员的“护身服”。但是，灭火防护服的热防护性能越好，其总热损失越低。当遇到需要长时间、高强度作战的火灾现场，消防员产生的大量生物热就会迅速堆积在灭火防护服内部，一定程度上影响到消防员的生理和心理健康。因此有关专家提出关注使用灭火防护服对消防员的健康和安全的影响。笔者以所学知识为基础，结合亲身经验，浅谈灭火防护服透气性能对消防员的影响，并介绍一些改善透气性能的方法，以供参考。

　　2透气性能与灭火防护服

　　2.1透气性能的概念

　　透气性能是用单位时间内单位面积上水蒸气透过服装层的质量来描述的。以灭火防护服为例，水蒸汽分子穿透服装层的速度取决于消防员皮肤表层与灭火防护服外空气之间水蒸汽浓度（或湿度）的差异，同时也受服装面料物理抵抗性的影响。湿气差异又取决于消防员的运动强度（运动强度越大，所出的汗也越多）和所处的气候环境。面料抵抗性是服装所用材料及其厚度的一种性能。一般来说，灭火防护服越厚，热防护性能越强，而服装的透气性越差。

　　2.2灭火防护服的结构与透气性能

　　灭火防护服是由外层、防水透气层、隔热层、舒适层多层织物复合而成的。其中：外层面料具有较高的阻燃和热防护性能，防御火焰和高温；防水透气层位于外层和隔热层之间，起到阻止水向隔热层渗透同时又能排出水蒸气的作用；隔热层具有耐高温隔热作用，使消防员免受高温和辐射热的伤害；舒适层主要作用是使消防员穿着更加舒适。多层结构使灭火防护服具有较好的阻燃、隔热、抗辐射热渗透等性能，但与此同时灭火防护服的透气性会减弱，并随着灭火防护服的重量增加，使消防员产生更多的生物热。这种多余的热量使人体的体温升高，对消防员的健康产生影响。

　　3灭火防护服透气性能对消防员的影响

　　3.1生理影响

　　人体体温调节的中枢在下丘脑，在它的控制下，产热和散热处于动态平衡，可以维持体温的正常。在火场等高温的环境中运动，机体代谢加速，产热增加，消防员的身体会借助于皮肤血管扩张、血流加速、汗腺分泌增加、呼吸加快等，将体内产生的热量透过灭火防护服的多层结构送达体表，通过辐射、传导、对流及蒸发等方式散热，以保持体温在正常范围内。据研究，人的循环系统末梢组织热传导值可以在此时增加5-6倍，这被称为热应激。生物体都具有这种应激能力，保证了在热环境下的生存。但是人的热应激能力是有限度的，而且还具有较大的个体差异。若消防员的灭火防护服透气散热性能不好，并在热环境下运动时间过长，超过了个人的热应激能力，就会出现如下丘脑的排汗中枢发生障碍，机体不能通过排汗蒸发热量，使机体内蓄积了过多的热量，导致消防员出现体表温度升高、大量流汗、呼吸急促、心跳加速、脉搏加快等状况。如不能及时缓解和恢复将会使消防员头晕、头痛、心慌、恶心、呕吐等，在炎热的夏季环境，还有可能造成消防员晕厥或休克。

　　据研究，热应激对消防员的影响还表现在随着灭火防护服内部热量的堆积，大量出汗将引起血流量的减少，特别是引起血浆量的减少。同时，体温升高引起血管舒张，血管直径增大，使更多的血淤积在静脉系统中，回流心脏的血液减少，从而导致血流量或血压降低很快，心脏不能提供足够的血量同时满足肌肉、心肌和脑部供血的需要，容易引起胸闷和心脏病突发。心脏病是消防员死亡的主要原因之一，美国每年因心脏病死亡的消防员大约占到总死亡人数的40%以上

 

　　3.2心理影响

　　热量在灭火防护服内大量聚集，会使消防员疲劳程度迅速增加,力量大幅度下降,兴奋性明显下降,迷茫、抑郁等负性情绪上升，操作错误数升高，正确数下降，智力下降，运动速度、灵敏性下降等等，严重影响了灭火作战的效能。

　　4透气性能的研究与改善

　　鉴于消防员灭火防护服的透气性能对消防员健康的影响，全世界的科学家都在为如何提供既有很高的防护性能又有较好透气性能的消防服而研究和努力。

　　4.1灭火防护服的研究与改进

　　芬兰研究机构试验验证了灭火防护服防水透气层的有无对透气性能的影响：把消防员分为两组，第一组穿着含有防水透气层的灭火防护服，第二组穿着不含防水透气层的灭火防护服，两组消防员进行相同的消防活动后，第一组消防员的皮肤温度、出汗量远远高于第二组消防员。这个试验结果表明没有防水透气层的灭火防护服透气性能更好一些。但是，防水透气层又是灭火防护服结构中所不可或缺的。消防员在灭火作战中使用大量水和泡沫做灭火剂，如果灭火防护服不设防水透气层，防水性就会变差，水透过服装层与消防员皮肤接触，对消防员的健康造成影响，特别是在冬季，有可能给消防员造成冻伤。防水透气层具有良好的防水性能，所以灭火防护服设有防水透气层是有必要的。近些年来，有关专家和研究机构陆续研制了较先进的防水透气层，比如美国Gore公司研制的PTFE膜和eVent膜，在防水的前提下提高了灭火防护服透气的性能。

　　美国消防协会标准中，用总热损失（Total Heat Loss）来衡量服装的透气性，从而了解该服装对消防员热应激的影响。其单位是：瓦每平方米（W/m2）。总热损失越高，表明该灭火防护服更透气，具有使更多的热量和水汽流向外部环境的能力。2007版的NFPA1971标准要求，四层结构的消防灭火防护服的总热损失不得低于205 W/m2。作为衡量防护服热防护性能的TPP值与总热损失THL之间存在着相互矛盾。如果该防护服的热防护性能非常优异，则其热损失会比较低，也就是透气性能比较差，容易使消防员产生热应激。反之，如果该防护服的总热损失很高，透气性能较好，则其热防护性有可能达不到足够的防护要求。

　　在不同的情况下，消防员对这一对矛盾的侧重也会有所不同。当消防员处于常规情况下时，考虑更多的是防护服的总热损失，即透气性能，而当消防员置身于高温爆燃的情况下时，考虑更多的是防护服的热防护性能。世界各地的科学家长期以来也一直在该领域中不断探索，2008年杜邦公司的科学家们发明了一项研究成果，很好的解决了这一对矛盾。杜邦公司的这一研究成果是一个称为Nomex ? On Demand的隔热层。在常规或普通的条件下，该隔热层能够保持非常薄的状态，具有非常好的透气性和灵活性，从而降低了消防员在出勤过程中可能遇到的热应激。使用Nomex ? On Demand隔热层的消防服，其总热损失值为260 W/m2（Kevlar/PBI外层面料、Crosstech PJ防水透气层、Nomex ? On Demand隔热层）。而当消防员处于因爆燃高温可能导致严重烧伤的紧急情况下时，Nomex ? On Demand会快速激活变厚，使得隔热层中保留更多的空气，从而大大提高了防护服的热防护性能。

　　另外，灭火防护服应在设计上从人体工程学等方面考虑，根据地域差异、用途、消防员个体差别设计出舒适、有针对性、合身的防护服。例如，在灭火防护服的上衣腋部连接处添加延长连接部分，使消防员的手臂运动更灵活自如，从而减少了因克服这部分阻力产生的热量，更有利的保障了消防员的健康。

　　4.2其他改进方法

　　消防安全腰带使用方法的改进有助于提高透气性。出于保护消防员人身安全及方便消防员携行装备的考虑，和穿着旧款灭火防护服一样，目前消防员在穿着灭火防护服时腰部仍须佩戴消防安全腰带。但与以往不同的是，灭火防护服的多层结构及透气性较差的特点决定了其内部散热有一部分要依靠上衣下摆处自然通风，而佩戴消防安全腰带恰恰封堵了这个重要的散热通道，不利于热量的有效散失。据了解，国外消防员在穿着灭火防护服时较少佩戴消防安全腰带，其常用做法是消防员将需随身携带的工具及逃生自救用的绳、带、钩等放置在专用装置内斜挎在肩上，上衣下摆处可以起到很好的散热作用[3]。此外，吸热背心也可以减少灭火防护服透气性差对消防员的影响。在灭火防护服的内部穿着吸热背心，通过强制热交换吸收蓄积的生理热，降低灭火防护服内部的温度，来减小消防员的生理压力，保障其安全。

　　5结束语

　　随着科技的进步，我国消防员个人防护装备取得了突飞猛进的发展，技术水平上与世界先进国家的差距在不断缩小。但是，个人防护装备的使用对消防员生理、心理影响的研究并不多。因此，消防员灭火防护服在设计过程中要多考虑灭火救援的实际状况、透气性能对消防员生理、心理的影响等等，在满足灭火救援的热防护情况下，多增加灭火防护服的透气性能。消防员只有在健康积极的状态下，才能最大限度地提高作战效能，更好的保卫人民群众的生命财产安全，为社会的稳定发展做出更多的贡献。